Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Signale aus der Tiefe des Hirns: Kontrollmodul für Arm- und Handbewegungen entdeckt

22.08.2013
Selbst bei vermeintlich einfachen Bewegungen, wie dem Greifen nach einer Kaffeetasse, müssen viele Gehirnareale in einer Funktionsschleife zusammenarbeiten.

Als Kontrollmodul für Arm- und Handbewegungen fungieren dabei die beiden oberen Hügel der Vierhügelplatte – eine neuronale Struktur, die das Dach des menschlichen Hirnstamms bildet. Das belegt jetzt eine von Tübinger Hirnforschern durchgeführte Studie.

Besonders relevant sind die neuen Forschungsergebnisse mit Blick auf die hohe Dichte von Netzwerken verschiedenster Funktionen im Hirnstamm. Deren Funktionsstörungen sind unter anderem an der Entstehung von Dystonien, einer Gruppe von neurodegenerativen Bewegungsstörungen beteiligt.

Mit Hilfe der funktionellen Kernspintomographie, kurz fMRT, haben die Hirnforscher die oberen Hügel der Vierhügelplatte gesunder Probanden untersucht. Das in Tübingen entwickelte hochsensitive fMRT-Messprotokoll zeigte eindeutige Signale aktiver Neuronen in den Colliculi Superiores, wenn die Probanden eine Armbewegung ausführten. Damit beweisen die Forscher erstmals, dass die oberen Hügel nicht nur Teil der Verarbeitung visueller Reize und Durchgangsstation von Bewegungsbefehlen für die Augen sind. Sie übernehmen auch eine Funktion als Kontrollmodul für die Bewegungen der oberen Gliedmaßen.

Kontrolle von Bewegungsabläufen besser verstehen
„Da die beiden superioren Colliculi auch Grundlage unserer Fähigkeit sind, sich rasch neuen Objekten zuwenden zu können, mussten wir sichergehen, dass wir auch die richtigen Signale erfassen“, beschreibt Professor Uwe Ilg, Forschungsgruppenleiter am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH), Neurologische Klinik, Universitätsklinikum Tübingen, die Herausforderungen des Versuchsaufbaus. Die Colliculi Superiores „arbeiten“, wie auch zahlreiche andere Hirnareale, kontralateral: Der rechte obere Hügel ist für die visuellen Reize auf der linken Seite des Körpers verantwortlich und der linke Hügel für die entsprechenden Reize im rechten Gesichtsfeld.

In ihrer Versuchsanordnung haben die Forscher deshalb die Teilnehmer angewiesen, nach rechts auf ein Objekt zu blicken und nach links auf ein anderes Objekt zu zeigen. „Somit lösten wir die visuelle Stimulation von der ausgeführten Bewegung. Dadurch gelang es uns, die im fMRT sichtbaren Aktivitätsmuster zu unterscheiden. „Eine solche Präzision hatte man bei fMRT-Messungen im Hirnstamm bisher für unmöglich gehalten“, sagt Dr. Marc Himmelbach, Mitglied im Vorstand des Hertie-Instituts für klinische Hirnforschung (HIH), Neurologische Klinik, Universitätsklinikum Tübingen.

Überdies ist Himmelbach und Ilg damit auch der Transfer von Ergebnissen aus Studien an nicht-humanen Primaten gelungen. Sie zeigten die Kontrollmodul-Funktion bereits beim Makaken. „Mit diesem Brückenschlag vom Tierversuch in die klinische Praxis zeigen wir außerdem, dass in diesem Fall die gleichen Systeme und Verknüpfungen bei Tier und Menschen vorhanden sind“, so Himmelbach.

Bewegungsstörungen als Folge neurodegenerativer Krankheiten
Mit den motorischen Netzwerken des Mittelhirns werden vor allem die Dystonien in Verbindung gebracht. Diese Bewegungsstörungen zeichnen sich durch Fehlhaltungen und verdrehende Bewegungen von Armen, Händen oder anderen Körperteilen aus. Dystonien sind bisher nicht ursächlich behandelbar. Nach Expertenschätzungen sind in Deutschland bis zu 320.000 Menschen durch Dystonien in ihrem täglichen Leben beeinträchtigt. Eine amerikanische Forschergruppe konnte vor kurzem im Tierexperiment zeigen, dass ein Versagen der Verknüpfung zwischen der schwarzen Substanz des Mittelhirns und der Vierhügelplatte zum Auftreten von Dystonien führt. Die Substantia nigra, wie die schwarze Substanz auch genannt wird, ist auch für das Auftreten der Bewegungsstörungen bei Parkinson verantwortlich. „Wir hoffen mit unserer Grundlagenforschung auch neue Anstöße, zum Beispiel für die weitere Entwicklung der tiefen Hirnstimulation zur Behandlung von Dystonien liefern zu können", sagt Himmelbach.
Originaltitel der Publikation
Himmelbach M, Linzenbold W, Ilg UJ (2013) Dissociation of reach-related and visual signals in the human superior colliculus. Neuroimage 82: 61-67.
Pressekontakt bei Rückfragen
Silke Jakobi
Leiterin Kommunikation
HIH Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
Zentrum für Neurologie, Universitätsklinikum Tübingen
Otfried-Müller-Str. 27
72076 Tübingen
Tel. 07071/29-88800
Fax 07071/29-4796
silke.jakobi@medizin.uni-tuebingen.de

Silke Jakobi | idw
Weitere Informationen:
http://www.medizin.uni-tuebingen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Coronavirus: Reproduktionszahl genauer geschätzt
02.06.2020 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Teamwork entschlüsselt Immunschädigung im Auge
02.06.2020 | Uniklinik Köln

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue Messung verschärft altes Problem

Seit Jahrzehnten rätseln Astrophysiker über zwei markante Röntgen-Emissionslinien von hochgeladenem Eisen: ihr gemessenes Helligkeitsverhältnis stimmt nicht mit dem berechneten überein. Das beeinträchtigt die Bestimmung der Temperatur und Dichte von Plasmen. Neue sorgfältige, hoch-präzise Messungen und Berechnungen mit modernsten Methoden schließen nun alle bisher vorgeschlagenen Erklärungen für diese Diskrepanz aus und verschärfen damit das Problem.

Heiße astrophysikalische Plasmen erfüllen den intergalaktischen Raum und leuchten hell in Sternatmosphären, aktiven Galaxienkernen und Supernova-Überresten....

Im Focus: New measurement exacerbates old problem

Two prominent X-ray emission lines of highly charged iron have puzzled astrophysicists for decades: their measured and calculated brightness ratios always disagree. This hinders good determinations of plasma temperatures and densities. New, careful high-precision measurements, together with top-level calculations now exclude all hitherto proposed explanations for this discrepancy, and thus deepen the problem.

Hot astrophysical plasmas fill the intergalactic space, and brightly shine in stellar coronae, active galactic nuclei, and supernova remnants. They contain...

Im Focus: Neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren auf Basis innovativer DNA-Polymerasen entwickelt

Eine Forschungskooperation der Universität Konstanz unter Federführung von Professor Dr. Christof Hauck (Fachbereich Biologie) mit Beteiligung des Klinikum Konstanz, eines Konstanzer Diagnostiklabors und des Konstanzer Unternehmens myPOLS Biotec, einer Ausgründung aus der Arbeitsgruppe für Organische Chemie / Zelluläre Chemie der Universität Konstanz, hat ein neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren entwickelt. Dieser Test ermöglicht es, Ergebnisse in der Hälfte der Zeit zu ermitteln – im Vergleich zur klassischen Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR).

Die frühe Identifikation von Patienten, die mit dem neuartigen Coronavirus (SARS-CoV-2) infiziert sind, ist zentrale Voraussetzung bei der globalen Bewältigung...

Im Focus: Textilherstellung für Weltraumantennen startet in die Industrialisierungsphase

Im Rahmen des EU-Projekts LEA (Large European Antenna) hat das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Textile Faserkeramiken TFK in Münchberg gemeinsam mit den Unternehmen HPS GmbH und Iprotex GmbH & Co. KG ein reflektierendes Metallnetz für Weltraumantennen entwickelt, das ab August 2020 in die Produktion gehen wird.

Beim Stichwort Raumfahrt werden zunächst Assoziationen zu Forschungen auf Mond und Mars sowie zur Beobachtung ferner Galaxien geweckt. Für unseren Alltag sind...

Im Focus: Biotechnologie: Enzym setzt durch Licht neuartige Reaktion in Gang

In lebenden Zellen treiben Enzyme biochemische Stoffwechselprozesse an. Auch in der Biotechnologie sind sie als Katalysatoren gefragt, um zum Beispiel chemische Produkte wie Arzneimittel herzustellen. Forscher haben nun ein Enzym identifiziert, das durch die Beleuchtung mit blauem Licht katalytisch aktiv wird und eine Reaktion in Gang setzt, die in der Enzymatik bisher unbekannt war. Die Studie ist in „Nature Communications“ erschienen.

Enzyme – in jeder lebenden Zelle sind sie die zentralen Antreiber für biochemische Stoffwechselprozesse und machen dort Reaktionen möglich. Genau diese...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gebäudewärme mit "grünem" Wasserstoff oder "grünem" Strom?

26.05.2020 | Veranstaltungen

Dresden Nexus Conference 2020 - Gleicher Termin, virtuelles Format, Anmeldung geöffnet

19.05.2020 | Veranstaltungen

Urban Transport Conference 2020 in digitaler Form

18.05.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Individualisierte Produkte auch in der Massenfertigung

02.06.2020 | Verfahrenstechnologie

Gleichstromnetze für Fabrikhallen

02.06.2020 | Energie und Elektrotechnik

Hochsensitive und schnelle Messverfahren für optische Komponenten: Mit Streulicht zur perfekten Optik

02.06.2020 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics